Ar operāciju saistītas afāzijas riska kvantitatīva noteikšana pēc smadzeņu audzēja noņemšanas

Ar operāciju saistītas afāzijas riska kvantitatīva noteikšana pēc smadzeņu audzēja noņemšanas

Vai ķirurgi var kvantitatīvi noteikt afāzijas risku, noņemot smadzeņu audzēju? Lai to noskaidrotu, Minhenes Tehniskās universitātes (TUM) Rechts der Isar klīnikas pētnieki analizē smadzenes kā tīklu. Nesenā pētījumā, kurā piedalījās 60 pacienti, viņi sasniedza trīs ceturtdaļas no viņu prognozēm.

Mit einer speziellen Form der Magnetresonanztomographie, der sogenannten Traktographie, erstellen Wissenschaftler der TUM 3D-Darstellungen der Netzwerke von Nervenbahnen im Gehirn. Bildnachweis: Technische Universität München (TUM)

Smadzeņu audzēji ir salīdzinoši reti. Saskaņā ar Vācijas neiroloģijas biedrības datiem, ikgadējais sastopamības biežums ir aptuveni pieci gadījumi uz 100 000 iedzīvotāju. "Taču vairumā gadījumu audzēja ķirurģiska izņemšana ir neizbēgama," saka prof. Sandro Krīgs, kurš lēš, ka gliomu, kas ir izplatīta smadzeņu audzēja forma, izņem Minhenes Tehniskās universitātes (TUM) klīnikā Rechts der Isar. "Gandrīz katru dienu."

Atkarībā no audzēja Kriegs un viņa kolēģi izstrādā individuālas ārstēšanas un ķirurģiskas stratēģijas. Būtisks punkts: pēc iespējas vairāk jātaupa veseli audi un nedrīkst tikt bojātas struktūras, kas varētu radīt turpmākus ierobežojumus. Piemēram, “afāzija” ir termins pēcoperācijas valodas traucējumiem. "Mēs vēlamies iegūt precīzas zināšanas par afāzijas risku pirms operācijas."

Rechts der Isar klīnikas neiroķirurģijas klīnikas galvenais ārsts ir strādājis pie pirmsoperācijas smadzeņu kartēšanas vairāk nekā 10 gadus. "Mēs jau sen zinām centrālās vietas smadzenēs, kas ir atbildīgas par tādām funkcijām kā kustība vai valoda. Taču tikai pēdējos piecos gados esam sākuši analizēt smadzeņu tīklu, lai uzzinātu, kā dažādi reģioni darbojas kopā, piemēram, lai cilvēks varētu runāt. Viena lieta ir skaidra: nav valodas centra kā tāda. Tā vietā struktūra vairāk atgādina vairākus liela tīkla mezglus vai mezglus, caur kuru valoda tiek veidota."

Smadzeņu audzējs: prognozes, izmantojot mašīnmācīšanos

Pašreizējos pētījumos galvenā loma ir smadzeņu tīkla īpašību analīzei – tā sauktajai savienojuma analīzei – procedūrai, ko prof. Krīga komanda ir izmantojusi aptuveni divus gadus. "Tādā veidā mēs kvantitatīvi novērtējam savienojumus atsevišķos smadzeņu reģionos," saka prof. Krīgs. "Tagad mēs esam sākuši piešķirt precīzākas funkcijas smadzeņu reģioniem."

Neiroloģijas e-grāmata

Pagājušā gada populārāko interviju, rakstu un ziņu apkopojums. Lejupielādējiet bezmaksas kopiju

TUM zinātnieki Dr. Haosu Zhang un Dr. Sebastian Ille ir kartējuši par valodas spējām atbildīgo smadzeņu slāņu anatomiskos attēlus. Process ir šāds: "Izmantojot īpašu magnētiskās rezonanses attēlveidošanas veidu, traktogrāfiju, mēs izveidojam smadzeņu nervu ceļu tīklu un apakštīklu 3D attēlus," skaidro Džans.

Šo tīkla analīzi atbalsta navigācijas transkraniālās magnētiskās stimulācijas metode, kurā mērķtiecīgs magnētiskais impulss inhibē nervu šūnas šķiedru traktos, kas ir atbildīgi par valodu. Tādējādi pacientam rodas īslaicīgi runas traucējumi, ko var noteikt video analīzē. Tas ļauj pētniekiem precīzi noteikt smadzeņu reģionus, kas ir atbildīgi par valodu.

Mēs apvienojam tā sauktos savienojuma parametrus no traktogrāfijas ar informāciju par pacienta runas funkciju.

Dr. Haosu Džans, TUM zinātnieks

Zhang un Ille algoritma īpašais ir tas, ka tas nodrošina "statistiski nozīmīgus parametrus" - datus, kurus var izmantot, lai apmācītu mašīnmācīšanās modeli un tādējādi lokalizētu atsevišķu pacientu valodu. Lai arī cik sarežģīta nešķistu dažādu analīzes metožu pielietošana, metodes galvenā iezīme ir tās vienkāršība: viss analīzes process darbojas bez sarežģītiem algoritmiem vai jaudīgiem datoriem. "Dati, kurus mēs izmantojam, nāk no ikdienas slimnīcas pārbaudēm," saka Džans.

Tīkla analīze: 73 procentu precizitāte, prognozējot valodas traucējumus

Nesenā pētījumā, kurā piedalījās 60 pacienti, Rechts der Isar klīnikas pētnieki parādīja, ka šī kombinētā analīze var ar ievērojamu precizitāti (73%) paredzēt, vai operācija izraisīs valodas grūtības (pēcoperācijas afāzija). "Ir ļoti svarīgi spēt izteikt šīs prognozes," saka Kriegs. Viņš ir sajūsmā par iespēju precīzāk noteikt risku, izmantojot “reālu tīkla analīzi” un iegūstot konkrētus datus, lai palīdzētu kartēt smadzenes.

Vēl vairāk: ar mašīnmācības palīdzību prognozes laika gaitā kļūst vēl labākas. Bet, lai to izdarītu, pētniekiem ir nepieciešams vairāk pacientu datu, lai apmācītu mašīnmācīšanās algoritmus. "Tā ir vienīgā pieeja, kas var izmantot lielus datus, lai prognozētu ķirurģiskas procedūras risku," saka prof. Krīgs, kurš tagad plāno piesaistīt vairāk pacientu savam pētījumam. Viņš uzskata, ka ļoti precīzām prognozēm pietiks ar “dažiem simtiem” pacientu.

Avots:

Minhenes Tehniskā universitāte (TUM)

Atsauce:

Ille, S. u.c. (2022) Pirmsoperācijas funkcijai specifiskā savienojuma analīze paredz ar operāciju saistītu afāziju pēc gliomas rezekcijas. Cilvēka smadzeņu kartēšana. doi.org/10.1002/hbm.26014.

.